本發(fā)明涉及固體物料冷卻技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半焦冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤經(jīng)低溫干餾后成為可燃固體，即為半焦。半焦可以作為化工原料和清潔燃料使用。為便于半焦的運輸和貯存，需要對低溫干餾所得的熱半焦進行冷卻降溫，即熄焦。目前，低階煤干餾行業(yè)常規(guī)的熄焦方法可分為濕法熄焦和干法熄焦。

濕法熄焦將熱半焦直接噴水熄滅，其投資較低，且技術(shù)簡單、操作容易；但是耗水量大，并且產(chǎn)生大量的廢水和廢氣。同時，熱半焦與冷卻水接觸會發(fā)生部分水煤氣反應(yīng)，產(chǎn)生大量的酚類、硫化物、氰化物等有毒有害氣體和粉塵等物質(zhì)，無法收集處理后再行排放，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。具有代表性的采用濕法熄焦的低階煤提質(zhì)工藝如多段回轉(zhuǎn)爐(MRF)年輕煤溫和氣化工藝，低溫?zé)峤馑冒虢乖谙ń範(fàn)t中用水熄滅后排出；SJ型干餾方爐干餾工藝，將干餾所得半焦通過爐子下部的排焦箱及熄焦池將半焦冷卻至80℃左右。

干法熄焦是利用冷的惰性氣體與熱半焦直接接觸換熱，從而冷卻熱半焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給干熄焦廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，被冷卻的惰性氣體循環(huán)使用。如愛沙尼亞基維特Kiviter干餾工藝，在直立圓筒型干餾爐的下部通入冷瓦斯，降低半焦的溫度，回收干焦的顯熱。干法熄焦能夠減少環(huán)境污染，改善焦炭質(zhì)量，但是設(shè)備投資高，占地面積大，技術(shù)復(fù)雜，操作困難。

亦有將兩種熄焦方式結(jié)合，對熱半焦進行冷卻的。如德國LurqiGmbH公司的Lurgi-Spuelgas低溫?zé)峤夤に嚕瑹岚虢惯M入冷卻段后被冷氣體冷卻，再進一步用水和空氣冷卻。美國MR&F公司的LFC工藝，將從熱解爐中出來的固體先在激冷盤中用工藝水快速冷卻以中止熱解反應(yīng)，然后輸送到PDF冷卻和精制系統(tǒng)。這兩種熄焦工藝，將初步冷卻的半焦與空氣+水接觸，發(fā)生水合氧化反應(yīng)，進行深度熄焦。在降低半焦溫度和活性的同時，降低了半焦的熱值。

因此，如何設(shè)計一種半焦冷卻系統(tǒng)，既簡單且便于操作、成本低，又能夠避免對環(huán)境造成污染，同時保證半焦的熱值不損失，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種半焦冷卻系統(tǒng)，該半焦冷卻系統(tǒng)投資少、操作及維護簡單，同時沒有廢水、廢氣產(chǎn)生，能夠避免對環(huán)境造成污染。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種半焦冷卻系統(tǒng)，包括具有進料口和出料口的筒體、設(shè)于所述筒體內(nèi)的換熱管組、冷卻介質(zhì)裝置、設(shè)于所述筒體外的支撐裝置和驅(qū)動裝置；

所述筒體與所述換熱管組之間的空間形成半焦通道；所述冷卻介質(zhì)裝置用于向所述換熱管組供給冷卻介質(zhì)；所述支撐裝置用于支撐及穩(wěn)定所述筒體；所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動所述筒體轉(zhuǎn)動。

該半焦冷卻系統(tǒng)在筒體內(nèi)設(shè)置換熱管組，筒體與換熱管組之間的空間形成半焦通道，也就是說，半焦從進料口進入筒體后，位于筒體內(nèi)壁與換熱管組外壁之間，換熱管組的各換熱管管腔為冷卻介質(zhì)裝置供給的冷卻介質(zhì)通道，驅(qū)動裝置驅(qū)動筒體轉(zhuǎn)動，使得半焦與換熱管組相對運動，被冷卻介質(zhì)冷卻，支撐裝置對筒體進行支撐及穩(wěn)定，便于筒體轉(zhuǎn)動?？梢?，該半焦冷卻系統(tǒng)在冷卻高溫半焦時，無需冷卻介質(zhì)與半焦直接接觸，規(guī)避了廢氣、廢水、有害氣體及有害粉塵的產(chǎn)生，避免了對環(huán)境造成污染；另外，該半焦冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，各組成部件的成本較低。

可選的，所述筒體傾斜設(shè)置，傾斜角度在1～3°范圍內(nèi)。

可選的，所述換熱管組包括多個換熱管，多個所述換熱管均勻布置在同一圓心但半徑不同的圓周上。

可選的，所述筒體內(nèi)還設(shè)有用于支撐所述換熱管組的螺旋形支撐板。

可選的，所述筒體的前后端均設(shè)置有滾圈，用于加強所述筒體支撐部位的強度。

可選的，所述支撐裝置包括位于所述筒體前后端的兩個支撐部；每個所述支撐部包括兩托輪組件；

位于前端的所述支撐部的兩所述托輪組件分設(shè)于位于前端的所述滾圈的兩側(cè)下方，位于后端的所述支撐部的兩所述托輪組件分設(shè)于位于后端的所述滾圈的兩側(cè)下方；

所述支撐裝置還包括兩個擋輪組件，兩所述擋輪組件分別設(shè)置于位于前端的所述滾圈的正下方的前后，用于限制所述筒體的縱向移動。

可選的，所述托輪組件包括托輪支座、托輪和托輪軸承，所述托輪通過所述托輪軸承設(shè)于所述托輪支座上。

可選的，所述托輪組件還包括設(shè)于所述托輪支座上的調(diào)節(jié)組件，用于對所述筒體的橫向或縱向位置進行調(diào)節(jié)。

可選的，所述驅(qū)動裝置包括電機和與所述電機連接的減速機，所述減速機的輸出端連接有小齒輪軸，所述小齒輪軸上套設(shè)的小齒輪與大齒圈嚙合，所述大齒圈外套于所述筒體。

可選的，所述冷卻介質(zhì)裝置包括冷卻介質(zhì)分布器、冷卻介質(zhì)進、出口管路及旋轉(zhuǎn)接頭；所述冷卻介質(zhì)分布器設(shè)置于所述換熱管組與所述冷卻介質(zhì)進口管路之間，所述旋轉(zhuǎn)接頭設(shè)置于冷卻介質(zhì)進、出口管路上。

可選的，所述筒體的進料口與喂料螺旋輸送機連接，所述筒體的出料口與出料箱連接；所述喂料螺旋輸送機和所述出料箱上均設(shè)置有氮氣接口和蒸汽接口；所述喂料螺旋輸送機上還設(shè)置有空氣接口。

可選的，還包括監(jiān)控裝置，其具體包括監(jiān)測所述筒體位移的位置監(jiān)控裝置、堵料監(jiān)控裝置以及監(jiān)測冷卻介質(zhì)溫度、壓力及流量的冷卻介質(zhì)監(jiān)控裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供半焦冷卻系統(tǒng)一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示半焦冷卻系統(tǒng)的筒體的橫剖示意圖；

圖3為圖1所示半焦冷卻系統(tǒng)的筒體的縱剖示意圖。

附圖標(biāo)記說明:

筒體11，出料口112，換熱管組12，螺旋形支撐板13；

冷卻介質(zhì)進口管路21，冷卻介質(zhì)出口管路22，旋轉(zhuǎn)接頭23；

基礎(chǔ)31，托輪32，擋輪組件33，滾圈34，防護罩35；

電機41，減速機42，小齒輪43，大齒圈44；

喂料螺旋輸送機51，物料入口511，氮氣管路512。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

請參考圖1至圖3，圖1為本發(fā)明所提供半焦冷卻系統(tǒng)一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示半焦冷卻系統(tǒng)的筒體的橫剖示意圖；圖3為圖1所示半焦冷卻系統(tǒng)的筒體的縱剖示意圖。

如圖所示，該半焦冷卻系統(tǒng)包括筒體11和設(shè)于筒體11內(nèi)的換熱管組12。

其中，筒體11具有進料口和出料口112，進料口與喂料螺旋輸送機51連接，即通過喂料螺旋輸送機51給筒體11送料，喂料螺旋輸送機51上具有物料入口511；出料口112與出料箱連接，以將冷卻后的半焦送出。

筒體11與喂料螺旋輸送機51、出料箱之間均需要進行密封，具體可采用常見的迷宮+填料密封，以確保系統(tǒng)密閉性。

該半焦冷卻系統(tǒng)還包括冷卻介質(zhì)裝置、支撐裝置及驅(qū)動裝置，其中，冷卻介質(zhì)裝置用于向換熱管組12供給冷卻介質(zhì)，顯然，冷卻介質(zhì)的流通通道為換熱管組12中各換熱管管腔。

支撐裝置用于支撐及穩(wěn)定筒體11。

驅(qū)動裝置用于驅(qū)動筒體11轉(zhuǎn)動。

冷卻介質(zhì)可以選取液體或氣體，通常用冷卻水?？梢岳斫?，實際中可根據(jù)需要來具體選定。

筒體11與換熱管組12之間的空間形成半焦通道，也就是說，高溫半焦從進料口進入筒體11后，是位于筒體11內(nèi)壁與換熱管組12外壁之間。

應(yīng)用該半焦冷卻系統(tǒng)作業(yè)時，高溫半焦從進料口進入筒體11，冷卻介質(zhì)裝置為筒體11內(nèi)換熱管組12供給冷卻介質(zhì)，驅(qū)動裝置驅(qū)動筒體11轉(zhuǎn)動，從而使高溫半焦與換熱管組12相對運動，高溫半焦與換熱管組12管腔內(nèi)的冷卻介質(zhì)進行熱交換，而被冷卻，支撐裝置對筒體11進行支撐及穩(wěn)定，便于筒體11轉(zhuǎn)動?？梢?，該半焦冷卻系統(tǒng)在冷卻高溫半焦時，冷卻介質(zhì)與高溫半焦不直接接觸，規(guī)避了廢氣、廢水、有害氣體及有害粉塵的產(chǎn)生，避免了對環(huán)境造成污染；另外，該半焦冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，各組成部件的成本較低。

具體的方案中，筒體11傾斜設(shè)置，這樣設(shè)計，筒體11轉(zhuǎn)動時，有利于高溫半焦的運動，并便于高溫半焦向筒體11出料口112方向移動。

更具體地，筒體11的傾斜角度在1～3°范圍內(nèi)。對于半焦冷卻系統(tǒng)來說，筒體11體積較大，考慮到安全性和可實施性，筒體11的傾斜角度設(shè)置在上述范圍內(nèi)，能夠更好地對高溫半焦進行冷卻。

筒體11由支撐裝置支撐。

該具體方案中，筒體11的前后端均設(shè)置有滾圈34，用于加強筒體11支撐部位的強度。具體地，兩個滾圈34可以外套于筒體11，當(dāng)然，兩個滾圈34也可以與筒體11設(shè)為一體結(jié)構(gòu)。

該具體方案中，支撐裝置包括位于筒體11前后端的兩個支撐部，每個支撐部包括兩托輪組件，每個托輪組件包括托輪支座、托輪32和托輪軸承，其中，托輪32通過托輪軸承設(shè)于托輪支座上。

其中，位于筒體11前端的支撐部的兩托輪組件分設(shè)于位于筒體11前端的滾圈34的兩側(cè)下方；位于筒體11后端的支撐部的兩托輪組件分設(shè)于筒體11后端的滾圈34的兩側(cè)下方，這里的兩側(cè)指的是沿筒體11橫向的兩側(cè)。

應(yīng)當(dāng)理解，實際設(shè)置時，可根據(jù)筒體11大小或安全性因素等設(shè)置兩個及以上的支撐部，各支撐部沿筒體11的軸向(也就是長度方向)排布，以對筒體11進行很好地支撐。

在此基礎(chǔ)上，支撐裝置還包括兩個擋輪組件33，并分別設(shè)置于位于筒體11前端的滾圈34的正下方的前后，以限制筒體11的縱向移動，避免作業(yè)過程中筒體11縱向位移過多引發(fā)生產(chǎn)事故。這里的縱向指的是筒體11的長度方向。

其中，托輪組件還包括設(shè)于托輪支座上的調(diào)節(jié)組件，以對筒體11的橫向或縱向位置進行調(diào)節(jié)。

此處縱向與前述一致，指筒體11的長度方向，橫向指筒體11的寬度方向。

這里需要說明的是，上述“前”指的是筒體11靠近物料入口的一端，即圖1中的左端，相應(yīng)地，“后”指的是筒體11靠近出料箱的一端，即圖1中的右端。

具體地，托輪組件的各托輪32由設(shè)有軸承的托輪支座支撐，在托輪支座處可設(shè)置頂絲，通過頂絲調(diào)節(jié)托輪32的橫向位置，從而對筒體11的橫向位置進行調(diào)節(jié)。

具體地，擋輪組件33由設(shè)有擋輪軸承的擋輪軸承座支撐，在擋輪軸承座處設(shè)置頂絲，通過頂絲調(diào)節(jié)擋輪的縱向位置，從而對筒體11的縱向位置進行調(diào)節(jié)。

需要指出的是，實際筒體11體積較大，對其橫向位置和縱向位置的調(diào)節(jié)相對于其體積而言是微調(diào)。

具體的方案中，還包括基礎(chǔ)31，具體可以通過基礎(chǔ)31的幾何結(jié)構(gòu)實現(xiàn)筒體11的傾斜設(shè)置，如圖1所示，該基礎(chǔ)31支撐筒體11的支撐面為傾斜面，前述托輪組件的托輪支座和擋輪組件33的擋輪軸承座均通過緊固件(如螺栓等)固定于基礎(chǔ)31上。

當(dāng)然，還可以通過設(shè)置使筒體11兩端的托輪組件具有高度差來實現(xiàn)筒體11的傾斜設(shè)置，相較而言前述將基礎(chǔ)31的支撐面設(shè)為傾斜面較為簡單方便。

此外，還可設(shè)置防護罩35，以將同一位置處的托輪組件、擋輪組件33、及滾圈34包圍起來，防護罩35起到防護和防塵的作用。

具體的方案中，驅(qū)動裝置采用齒輪驅(qū)動的方式。具體地，驅(qū)動裝置包括電機41和與電機41連接的減速機42，該減速機42的輸出端連接有小齒輪軸，小齒輪軸上套設(shè)的小齒輪43與大齒圈44嚙合，大齒圈44外套于筒體11。

作業(yè)時，電機41通過減速機42降低小齒輪43的轉(zhuǎn)速進而降低小齒輪43的轉(zhuǎn)速，小齒輪43與大齒圈44嚙合，驅(qū)動大齒圈44轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動筒體11轉(zhuǎn)動。

通常，將筒體11的轉(zhuǎn)速限定在0.5-3.2rpm范圍內(nèi)，該轉(zhuǎn)速能夠保證半焦的換熱效果，同時避免轉(zhuǎn)速過快發(fā)生安全事故。

實際中，大齒圈44可以采用硬齒面；大齒圈44可分成兩半安裝在筒體11上，通過螺栓、定位銷與筒體11上的法蘭進行連接，其中，連接法蘭可經(jīng)過整體車削，以便于大齒圈44的定位，確保安裝精度。另外，大齒圈44與小齒輪43之間還配備有相應(yīng)的潤滑裝置。

具體的方案中，換熱管組12包括多個換熱管，多個換熱管布置在同一圓心但半徑不同的若干個圓圈上，也就是說，多個換熱管布置在若干個同心圓上，優(yōu)選地，每個圓圈上的換熱管沿圓周均勻分布；具體可以設(shè)置在2-6圈的同心圓上，可參考圖2理解，圖2中示例性地示出了換熱管布置為三層同心圓的結(jié)構(gòu)。

每一層換熱管的數(shù)目可根據(jù)需要來設(shè)定，每層的換熱管管徑相同，換熱管與換熱管之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x，各層換熱管之間也保持適當(dāng)?shù)拈g距，以確保高溫半焦能夠充分與換熱管內(nèi)流動的冷卻介質(zhì)進行熱交換。

另外，筒體11內(nèi)設(shè)置有螺旋形支撐板13，以用于支撐換熱管組12，該螺旋形支撐板13還可以起到推動半焦向出料口方向移動的作用。

換熱管組12的一端，通常為位于筒體11進料口一端，可與端板連接，該端板上具有與換熱管組12各換熱管對應(yīng)的管孔，端板與換熱管之間同樣可采用填料密封；換熱管組12的另一端與冷卻介質(zhì)裝置的冷卻介質(zhì)分布器連接，具體可采用脹焊連接的方式。

具體地，冷卻介質(zhì)分布器與冷卻介質(zhì)進口管路21連接，也就是說，冷卻介質(zhì)進入換熱管組12之間，先進入冷卻介質(zhì)分布器，通過冷卻介質(zhì)分布器再進入換熱管組12的各換熱管，冷卻介質(zhì)分配具體可采用水壓單向流分配，以確保各個換熱管內(nèi)的冷卻介質(zhì)均勻分布。

具體設(shè)計時，換熱管組12中冷卻介質(zhì)的管程設(shè)計可以具體為單管程、雙管程。

冷卻介質(zhì)進、出口管路與筒體11的連接可通過旋轉(zhuǎn)接頭23實現(xiàn)。具體地，冷卻介質(zhì)的管路與旋轉(zhuǎn)接頭23可采用法蘭連接的連接方式。

換熱管組12內(nèi)的冷卻介質(zhì)在與高溫半焦進行熱交換后經(jīng)冷卻介質(zhì)出口管路22流出。具體設(shè)計時，熱交換后升溫的冷卻介質(zhì)采用降溫裝置降溫后可返回本系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)使用，節(jié)約水資源，以免浪費。

具體的方案中，筒體11的進料口和出料口112處可設(shè)置防燙結(jié)構(gòu)，以免作業(yè)人員作業(yè)時燙傷；應(yīng)當(dāng)理解，可在作業(yè)人員作業(yè)的任何區(qū)域均設(shè)置防燙結(jié)構(gòu)。

具體的方案中，該半焦冷卻系統(tǒng)還包括監(jiān)控裝置，該監(jiān)控裝置具體包括監(jiān)測筒體11位移的位置監(jiān)控裝置、堵料監(jiān)控裝置以及監(jiān)測冷卻介質(zhì)溫度、壓力及流量的冷卻介質(zhì)監(jiān)控裝置。

其中，位置監(jiān)控裝置具體可以為設(shè)置在滾圈34處的限位開關(guān)，該限位開關(guān)與設(shè)備控制系統(tǒng)通信連接，當(dāng)筒體11位置移動超限，限位開關(guān)被觸發(fā)，中央控制室獲得信號，以便于對筒體11位置的監(jiān)控和報警。

其中，堵料監(jiān)控裝置具體可以為在出料箱底部設(shè)置的料位檢測裝置，具體由彈力橡膠板、活動門、復(fù)位彈簧和行程開關(guān)組成；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生堵料情況時，堆積的物料會擠壓活動門，使活動門外移，活動門外移會觸發(fā)行程開關(guān)動作，并傳遞堵料信號至設(shè)備控制系統(tǒng)。此時，可控制系統(tǒng)停止作業(yè)，待堵料清除后，再啟動作業(yè)。

其中，冷卻介質(zhì)監(jiān)控裝置具體可以為設(shè)置在冷卻介質(zhì)出口管路22上的安全閥、測溫儀及流量開關(guān)；其中，安全閥用于壓力檢測，具體地，安全閥的啟跳壓力應(yīng)小于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計壓力，以保證換熱管組12等部件的安全；測溫儀用于檢測冷卻介質(zhì)的回流溫度，以確保系統(tǒng)工作正常；流量開關(guān)能夠?qū)鋮s介質(zhì)的消耗量進行檢測，避免冷卻介質(zhì)不足的情形發(fā)生。

監(jiān)控裝置除了上述所述外，還可對易發(fā)生故障部件或重要部件設(shè)置故障監(jiān)控裝置，如對驅(qū)動裝置的相關(guān)部件進行故障監(jiān)測，具體可根據(jù)需要設(shè)置感測相關(guān)軸承溫度、位移、振動的相應(yīng)傳感器，以對相應(yīng)參數(shù)進行監(jiān)測。

此外，為檢測從筒體11出料口出去的半焦的溫度，可以在出料箱上設(shè)置測溫孔，以測量半焦的出口溫度，確保半焦冷卻后的溫度滿足工藝要求。

另外，該半焦冷卻系統(tǒng)在喂料螺旋輸送機51和出料箱上均設(shè)置有氮氣接口和蒸汽接口，也就是說，通過與氮氣接口連通的氮氣管路512可以向本半焦冷卻系統(tǒng)內(nèi)通氮氣，通過與蒸汽接口連通的蒸汽管路可以向本半焦冷卻系統(tǒng)內(nèi)通蒸汽；喂料螺旋輸送機51上還設(shè)置有空氣接口，即通過與空氣接口連通的空氣管路向本半焦冷卻系統(tǒng)內(nèi)通空氣。

其中，冷卻系統(tǒng)作業(yè)時，通過氮氣接口向系統(tǒng)內(nèi)通氮氣保持微正壓以隔絕空氣，可以防止半焦發(fā)生自燃等安全隱患；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生半焦自燃等著火現(xiàn)象時，通過蒸汽接口向系統(tǒng)內(nèi)通蒸汽進行滅火；對冷卻系統(tǒng)進行維護檢修時，通過空氣接口向系統(tǒng)內(nèi)通空氣以置換氮氣，確保檢修人員進入系統(tǒng)的安全性。

以上對本發(fā)明所提供的一種半焦冷卻系統(tǒng)進行了詳細(xì)介紹。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。